32
ปริมาณสัมพันธ์ Stoichiometry สาขาวิชาเคมี คณะศิลปศาสตร์และวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกําแพงแสน 403117 -2551

ปริมาณสัมพันธ์ Stoichiometry...2 ห วข อ-การเร ยกช อสารประกอบโมล-สมการเคม -ปร มาณส

  • Upload
    others

  • View
    5

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: ปริมาณสัมพันธ์ Stoichiometry...2 ห วข อ-การเร ยกช อสารประกอบโมล-สมการเคม -ปร มาณส

ปริมาณสัมพนัธ์Stoichiometry

สาขาวชิาเคมี

คณะศิลปศาสตร์และวิทยาศาสตร์

มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกาํแพงแสน

403117 -2551

Page 2: ปริมาณสัมพันธ์ Stoichiometry...2 ห วข อ-การเร ยกช อสารประกอบโมล-สมการเคม -ปร มาณส

2

หวัข้อ

- การเรียกช่ือสารประกอบ

- โมล

- สมการเคมี

- ปริมาณสัมพนัธ์ของสารในปฏกิริิยาเคมี

- สารกาํหนดปริมาณ

- ผลผลิตตามทฤษฎี ผลผลิตจริงและผลผลิตร้อยละ

Page 3: ปริมาณสัมพันธ์ Stoichiometry...2 ห วข อ-การเร ยกช อสารประกอบโมล-สมการเคม -ปร มาณส

3

1. สารประกอบโควาเลนต์

2. สารประกอบไอออนิก

การเรียกช่ือสารประกอบโควาเลนต์

- เรียกช่ือธาตุตวัแรก ตามด้วยธาตุตวัที่สองและเปล่ียนคาํลง

ท้ายธาตุที่สองเป็น - ide

HF hydrogen fluoride

PCl3 phosphorous trichloride

การเรียกช่ือสารประกอบ

Page 4: ปริมาณสัมพันธ์ Stoichiometry...2 ห วข อ-การเร ยกช อสารประกอบโมล-สมการเคม -ปร มาณส

4

การเรียกช่ือสารประกอบโควาเลนต์

NO Nitrogen oxide

NO2 Nitrogen dioxide

N2O Dinitrogen oxide

N2O3

N2O4

N2O5

Page 5: ปริมาณสัมพันธ์ Stoichiometry...2 ห วข อ-การเร ยกช อสารประกอบโมล-สมการเคม -ปร มาณส

5

การเรียกช่ือสารประกอบไอออนิก

เรียกช่ือ ไอออนบวกนําหน้าไอออนลบ

การเรียกช่ือไอออนบวก

1. เรียกตามช่ือธาตุถ้ามีเลขออกซเิดชันมากกว่า 1 ค่า ให้ระบุไว้ในวงเล็บด้วยเลขโรมัน

Na+ sodium ion Fe2+ iron (II) ion

Fe3+ iron (III) ion

2. เรียกช่ือตามระบบเดมิ

Fe2+ ferrous ion Mn2+ manganous ion

Fe3+ ferric ion Mn3+ manganic ion

3. เรียกช่ือสามัญ

NH4+ ammonium ion H3O

+ hydronium ion

Page 6: ปริมาณสัมพันธ์ Stoichiometry...2 ห วข อ-การเร ยกช อสารประกอบโมล-สมการเคม -ปร มาณส

6

การเรียกช่ือไอออนลบ

1. ไอออนอะตอมเดี่ยวเรียกช่ือธาตุและลงท้ายด้วย ide

F- fluoride ion Se2- selenide ion

Cl– .................... S2- …………….

2. ไอออนลบหลายอะตอม เรียกตามช่ือไอออนที่แตกตวั

จากกรดออกซี

ClO- hypochlorite ClO2- chlorite

ClO3- chlorate ion ClO4

- perchlorate

BO3- borate ion CrO4

2- ……………..

ให้นิสิตค้นเพิ่มเตมิไอออนอ่ืน ๆ

Page 7: ปริมาณสัมพันธ์ Stoichiometry...2 ห วข อ-การเร ยกช อสารประกอบโมล-สมการเคม -ปร มาณส

7

ตัวอย่าง

BaCl2 Barium chloride

Zn(NO3)2 Zinc nitrate

NH4Cl

Fe2O3

Na2O

การเรียกช่ือสารประกอบไอออนิก

Page 8: ปริมาณสัมพันธ์ Stoichiometry...2 ห วข อ-การเร ยกช อสารประกอบโมล-สมการเคม -ปร มาณส

8

: หน่วยที่ใช้บอกปริมาณสาร (อะตอม, โมเลกุล, ไอออน)

ตัวย่อ “mol”

สารใดๆ 1 โมล มีจาํนวนอนุภาค = 6.02 ×1023 อนุภาค

(Avogadro’s number)

สาร 1 โมลอะตอมมีนํา้หนัก = นํา้หนักอะตอมของธาตุนัน้ (กรัม)

สาร 1 โมลโมเลกุลมีนํา้หนัก = นํา้หนักโมเลกุลของสารนัน้(กรัม)

โมล (Mole)

Page 9: ปริมาณสัมพันธ์ Stoichiometry...2 ห วข อ-การเร ยกช อสารประกอบโมล-สมการเคม -ปร มาณส

9

การคาํนวณโมล – กรัม

จาํนวนโมล = นํา้หนักสาร (กรัม)

นํา้หนักอะตอมหรือนํา้หนักโมเลกุล

การคาํนวณเกี่ยวกับโมล

การคาํนวณโมลของแก๊ส

จาํนวนโมลของแก๊ส = ปริมาตรแก๊สที่ STP

22.4 ลิตร (dm3)

(STP = ความดัน 1 atm อุณหภมู ิ273.15 K)

Page 10: ปริมาณสัมพันธ์ Stoichiometry...2 ห วข อ-การเร ยกช อสารประกอบโมล-สมการเคม -ปร มาณส

10

ตวัอย่าง จงหาจาํนวนโมลของ nitromethane (CH3NO2) 82.6 g

(นํา้หนักอะตอม : C = 12.0, H = 1.0, O = 16.0, N = 14.0)

จาํนวนโมล = นํา้หนักสาร (g)

นํา้หนักโมเลกุล

นํา้หนักโมเลกุล CH3NO2 = 12.0 + (1.0×3) + 14.0 + (16.0×2)

= 61.0 g /mol

จาํนวนโมล = 82.6 g

61.0 g /mol

= 1.35 โมล

การคาํนวณเกี่ยวกับโมล

Page 11: ปริมาณสัมพันธ์ Stoichiometry...2 ห วข อ-การเร ยกช อสารประกอบโมล-สมการเคม -ปร มาณส

11

ตวัอย่าง จงหามวลของแก๊ส cyclopropane (C3H6) ปริมาตร 1.00 L ที่ STP

(นํา้หนักอะตอม : C = 12.0, H = 1.0)

จาํนวนโมลของ C3H6 = ปริมาตรแก๊สที่ STP

22.4 L.mol-1

= 1.00 L 22.4 L.mol-1

= 0.045 mol

การคาํนวณโมลของแก๊ส

Page 12: ปริมาณสัมพันธ์ Stoichiometry...2 ห วข อ-การเร ยกช อสารประกอบโมล-สมการเคม -ปร มาณส

12

จาํนวนโมลของแก๊ส = นํา้หนักแก๊ส (g)

นํา้หนักโมเลกุล

นํา้หนักแก๊ส (g) = โมลของแก๊ส × นํา้หนักโมเลกุล

= 0.045 × [(12.0 ×3) + (1.0 × 6)]

= 1.89 g

การคาํนวณโมลของแก๊ส

Page 13: ปริมาณสัมพันธ์ Stoichiometry...2 ห วข อ-การเร ยกช อสารประกอบโมล-สมการเคม -ปร มาณส

13

: ใช้เขียนแทนปฏกิิริยาเคมี บอกให้ทราบถงึสารตัง้ต้น(reactants) สารผลติภณัฑ์(products)ในปฏกิริิยา

reactants products

• สมการแบบโมเลกุล - แสดงปฏกิริิยา และสถานะของสาร (s, l, g, aq)

- จาํนวนอะตอมของธาตุทัง้ 2 ด้านต้องเท่ากัน

2H2(g) + O2(g) 2H2O (g)

CH4(g) + 2O2(g) CO2 (g) + 2H2O(g)

สมการเคมี

Page 14: ปริมาณสัมพันธ์ Stoichiometry...2 ห วข อ-การเร ยกช อสารประกอบโมล-สมการเคม -ปร มาณส

14

• สมการไอออนิก

- ใช้กับสารประกอบไอออนิก

- เขียนเฉพาะไอออน และโมเลกุลที่จาํเป็นใน

ปฏกิิริยา

Pb(NO3)2(aq) + 2NaI(aq) PbI2(s) + 2NaNO3(aq)∆

สมการเคมี

เม่ืออยู่ในสารละลาย

Pb2+(aq) + 2NO3-(aq) + 2Na+(aq) + 2I-(aq) →

PbI2(s) + 2Na+(aq) + 2NO3-(aq)

สมการสุทธิ Pb2+ (aq) + 2I- (aq) → PbI2(s)

Page 15: ปริมาณสัมพันธ์ Stoichiometry...2 ห วข อ-การเร ยกช อสารประกอบโมล-สมการเคม -ปร มาณส

15

แบบฝึกหัด

1. 2NaOH (aq) + MgCl2 (aq) → Mg(OH)2 (s) + 2NaCl(aq)

2. CuSO4 (aq) + BaS (aq) → BaSO4 (s) + CuS (s)

สมการเคมี

Page 16: ปริมาณสัมพันธ์ Stoichiometry...2 ห วข อ-การเร ยกช อสารประกอบโมล-สมการเคม -ปร มาณส

16

การดุลสมการอย่างง่าย

1. เร่ิมจากโมเลกุลใหญ่สุด หรือโมเลกุลที่ประกอบด้วย

ธาตุมากสุด

2. ดุลโลหะ

3. ดุลอโลหะ (ยกเว้น H และ O)

4. ดุล H และ O

5. ตรวจจาํนวนทุกธาตุในสมการ

6. ถ้ายังไม่ดุลทาํซํา้ข้อ 2-5 อีกครัง้หน่ึง

การดุลสมการเคมี

Page 17: ปริมาณสัมพันธ์ Stoichiometry...2 ห วข อ-การเร ยกช อสารประกอบโมล-สมการเคม -ปร มาณส

17

ตัวอย่าง

Na2O2 + H2O → NaOH + O2

ข้อ 1,2 Na2O2 + H2O → 2 NaOH + O2

ข้อ 3 ไม่ต้องใช้

ข้อ 4 Na2O2 + 2H2O → 2 NaOH + O2

ข้อ 5 H ไม่ดุล

ข้อ 6 2Na2O2 + 2H2O → 4 NaOH + O2

การดุลสมการเคมี

Page 18: ปริมาณสัมพันธ์ Stoichiometry...2 ห วข อ-การเร ยกช อสารประกอบโมล-สมการเคม -ปร มาณส

18

จงดุลสมการต่อไปนี ้

1. NH3 + O2 → NO2 + H2O

2. H3PO4 + CaO → Ca3(PO4)2 + H2O

3. NH4NO3 → N2 + H2O + O2

Page 19: ปริมาณสัมพันธ์ Stoichiometry...2 ห วข อ-การเร ยกช อสารประกอบโมล-สมการเคม -ปร มาณส

19

สมการที่ดุลแล้ว บอกให้ทราบ → ความสัมพนัธ์เชิงปริมาณ

ของสารที่เก่ียวข้องในปฏกิริิยา

SiCl4(s) + 2H2O(l) → SiO2(s) + 4HCl(g)

โมเลกุล 1 2 1 4

โมล 1 2 1 4

จาํนวนโมเลกุล 6.02×1023 2(6.02×1023) 6.02×1023 4(6.02×1023)

ลิตรที่ STP - - - 4(22.4)

→ ใช้หาปริมาณผลิตภณัฑ์ที่เกดิขึน้

ปริมาณสารสัมพันธ์

Page 20: ปริมาณสัมพันธ์ Stoichiometry...2 ห วข อ-การเร ยกช อสารประกอบโมล-สมการเคม -ปร มาณส

20

ตวัอย่าง จากสมการ

Fe(s) + H2O(l) → Fe3O4(s) + H2(g)

ก. จงดุลสมการ

ข. จะเกิด H2 ก่ีโมลเม่ือใช้ Fe 42.7 g ทาํปฏิกิริยากับนํา้มากเกนิพอ

ค. ถ้าใช้ Fe 63.5 g ต้องใช้นํา้ก่ีกรัมเพื่อทาํปฏิกิริยาเป็น Fe3O4

ง. เม่ือเกิดปฏิกิริยาได้ H2 7.36 โมล เกดิFe3O4 ก่ีกรัม

(Fe = 56.0, H = 1.0 , O = 16.0)

การคาํนวณปริมาณสารสัมพันธ์

Page 21: ปริมาณสัมพันธ์ Stoichiometry...2 ห วข อ-การเร ยกช อสารประกอบโมล-สมการเคม -ปร มาณส

21

ก. จงดุลสมการ

3 Fe(s) + 4 H2O(l) → Fe3O4(s) + 4 H2(g)

ข. จะเกดิ H2 ก่ีโมลเม่ือใช้ Fe 42.7 g ทาํปฏกิริิยากับนํา้มากเกนิพอ

จาํนวนโมลของ Fe = 42.7/56.0 = 0.76 โมล

จากสมการที่ดุลแล้ว

3 Fe(s) + 4 H2O(l) → Fe3O4(s) + 4 H2(g)

Fe 3 โมล เกดิ H2 4 โมล

Fe 0.76 โมล เกดิ H2

= 1.01 โมล

4×0.763

โมล

Page 22: ปริมาณสัมพันธ์ Stoichiometry...2 ห วข อ-การเร ยกช อสารประกอบโมล-สมการเคม -ปร มาณส

22

ค. ถ้าใช้ Fe 63.5 g ต้องใช้นํา้ก่ีกรัมเพื่อทาํปฏกิริิยาเป็น Fe3O4

Fe 3 โมล ทาํปฏกิริิยากับนํา้ 4 โมล

4×1.133

จาํนวนโมล Fe = 63.5/56.0 = 1.13 โมล

Fe 1.13 โมล ทาํปฏิกริิยากับนํา้

= 1.51 โมล

โมล

ใช้นํา้ = 1.51 × [(2×1.0) + 16.0]

= 27.18 กรัม

Page 23: ปริมาณสัมพันธ์ Stoichiometry...2 ห วข อ-การเร ยกช อสารประกอบโมล-สมการเคม -ปร มาณส

23

ง. เม่ือเกดิปฏกิริิยาได้ H2 7.36 โมล เกดิ Fe3O4 ก่ีกรัม

เกดิ H2 7.36 โมล เกิด Fe3O4

เกดิ Fe2O3 = 1.4 × 232.0 = 324.8 กรัม

นํา้หนักโมเลกุล Fe3O4 = (56.0×3) +(16.0 × 4) g.mol-1

= 232.0 g.mol-1

= 1.40 โมล

เกิด H2 4 โมล เกิด Fe3O4 1 โมล1×7.36

4โมล

Page 24: ปริมาณสัมพันธ์ Stoichiometry...2 ห วข อ-การเร ยกช อสารประกอบโมล-สมการเคม -ปร มาณส

24

สารกาํหนดปริมาณ (Limiting Reactant)

http://www.chemistry.mtu.edu

Page 26: ปริมาณสัมพันธ์ Stoichiometry...2 ห วข อ-การเร ยกช อสารประกอบโมล-สมการเคม -ปร มาณส

26

สารกาํหนดปริมาณ (Limiting Reactant)

: สารตัง้ต้นตัวที่มีปริมาณน้อยที่สุดที่เป็นตัวกาํหนดว่า

ปฏกิริิยาหน่ึงจะให้ผลิตผลที่มากที่สุดเท่าใด

2H2 + O2 → 2H2O

2 1 เกดิ 2 โมล

ถ้าใช้ 4 1 เกดิ 2

เหลือ 2 0 เกดิ 2

∴ สารกาํหนดปริมาณ คือ O2

สารกาํหนดปริมาณ

Page 27: ปริมาณสัมพันธ์ Stoichiometry...2 ห วข อ-การเร ยกช อสารประกอบโมล-สมการเคม -ปร มาณส

28

ตวัอย่าง จากปฏกิริิยา

2H2SO4(aq) + Cu(s) → CuSO4(aq) + SO2(g) + 2H2O(l)

ถ้าใช้ Cu 14.2 g ทาํปฏกิริิยากับ H2SO4 18.0 g สารใด

เป็นสารกาํหนดปริมาณและ จะเกดิ SO2 ก่ีกรัม

(S = 32.0, O = 16.0, H = 1.0, Cu = 63.5 )

สารกาํหนดปริมาณ

จาํนวนโมล Cu = 14.2/63.5 = 0.224 โมล

จาํนวนโมล H2SO4 =18.0

(1.0×2)+32.0+(16.0×4)

= 0.184 โมล

Page 28: ปริมาณสัมพันธ์ Stoichiometry...2 ห วข อ-การเร ยกช อสารประกอบโมล-สมการเคม -ปร มาณส

29

จากสมการ

H2SO4 2 โมล เกดิ SO2 1 โมล

H2SO4 0.184 โมล เกดิ SO21×0.184

2โมล

= 0.092 โมลCu 1 โมล เกดิ SO2 1 โมล

1×0.2241

โมล

= 0.224 โมล

Cu 0.224 โมล เกดิ SO2

ดงันัน้ H2SO4 เป็นสารกาํหนดปริมาณ

เกดิ SO2 0.092 โมล = 0.092×[32.0 + (16.0 ×2)] กรัม

= 5.89 กรัม

Page 29: ปริมาณสัมพันธ์ Stoichiometry...2 ห วข อ-การเร ยกช อสารประกอบโมล-สมการเคม -ปร มาณส

30

ผลผลิตตามทฤษฎี (Theoretical yield)

: ผลผลิตที่มีมากที่สุด ที่เกดิจากปฏกิริิยาที่สมบูรณ์

ผลผลิตจริง (Experimental yield)

: ผลผลิตที่ได้จากการทดลอง

ผลผลิตร้อยละ (Percent yield) = ผลผลิตจริง

ผลผลิตตามทฤษฎีx 100

ผลผลิตตามทฤษฎี ผลผลิตจริง ผลผลิตร้อยละ

Page 30: ปริมาณสัมพันธ์ Stoichiometry...2 ห วข อ-การเร ยกช อสารประกอบโมล-สมการเคม -ปร มาณส

31

ตวัอย่าง จากสมการ

CCl4(l) + 2HF(g) → CCl2F2(l) + 2HCl(g)

ถ้าใช้ CCl4 1.80 โมลทาํปฏกิริิยากับ HF มากเกนิพอ

เกดิ CCl2F2 1.55 โมล จงหาผลผลิตตามทฤษฎี และ

ผลผลิตร้อยละ

(C = 12.0, Cl = 35.5, H = 1.0, F = 19.0)

ผลผลิตตามทฤษฎี ผลผลิตจริง ผลผลิตร้อยละ

Page 31: ปริมาณสัมพันธ์ Stoichiometry...2 ห วข อ-การเร ยกช อสารประกอบโมล-สมการเคม -ปร มาณส

32

ผลผลิตตามทฤษฎี ผลผลิตจริง ผลผลิตร้อยละ

ดงันัน้ผลผลิตตามทฤษฎี = 1.80 โมล

จากสมการ

CCl4 1 โมล เกดิ CCl2F2 1 โมล1×1.80

1โมลCCl4 1.80 โมล เกดิ CCl2F2

= 1.80 โมล

Page 32: ปริมาณสัมพันธ์ Stoichiometry...2 ห วข อ-การเร ยกช อสารประกอบโมล-สมการเคม -ปร มาณส

33

ผลผลิตร้อยละ = ผลผลิตจริง × 100 ผลผลิตตามทฤษฎี

ผลผลิตตามทฤษฎี ผลผลิตจริง ผลผลิตร้อยละ

ผลผลิตจริงคือ เกดิ CCl2F2 1.55 โมล (จากโจทย์)

ผลผลิตตามทฤษฎีคือ เกดิ CCl2F2 1.80 โมล

1.551.80

× 100ผลผลิตร้อยละ =

= 86.11